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La présente invention se rapporte aux dépôts électrosta- tiques et plus particulièrement à des perfectionnements'dans l'huilage électrostatique d'une bande métallique en mouvement.
Alors que les principes généraux de la précipitation électrostatique ont été largement mis à profit dans, le dépôt de pellicules uniformes de peinture, de vernis et autres, les tentati- ves faites pour appliquer ces principes à l'huilage d'une bande métallique, par exemple une tôle noire complètement finie et une bande d'acier électro-étamée, ont été au mieux couronnées d'un suc- cès partiel. Ces dernières opérations présentent des difficultés non rencontrées dans les précédentes applications.
La quantité de matière à déposer est seulement une fraction des enduits ou pel- licules les plus minces appliqués jusqu'à présent et les problèmes
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qui en résultent se compliquent de spécifications commerciales rigoureuses limitant la variation admissible de l'huile d'un point à l'autre du produit. Il résulte de l'expérience commerciale faite avec l'outillage habituel d'enduisage électrostatique que la quan- tité des produits qui doivent être refusés comme sortant des limites de la spécification du fait de la quantité d'huile et/ou de l'uniformité de sa distribution,est assez élevée pour rendre le procédé économiquement sans attrait en dépit d'autres avantages.
Il a été observé au cours des études de ces opérations d'huilage commerciales que la proportion des rebuts provenant des causes ci-dessus est la plus forte en cas d'huilage d'une bande étamée sur une petite épaisseur et de faible gabarit. D'autres investigations ont établi que l'accroissement du taux des rebuts est en corrélation avec les vitesses plus élevées de la bande utili- sées dans la fabrication du produit légèrement étamé plutôt qu'avec le gabarit ou l'épaisseur de l'enduit de ce produit.
Des observa- tions ultérieures faites avec un outillage conçu pour permettre l'observation à l'intérieur de l'appareil d'huilage ont montré qu'à des vitesses de la bande atteignant environ 150 mètres par minute il intervient une tendance accusée, de plus en plus proloncée à me- sure que la vitesse augmente encore, du champ 'électrostatique à repousser et non à faciliter l'entrée de la buée d'huile dans l'espace entre la bande en mouvement et les électrodes de décharge.
La grandeur de la perturbation qui en résulte pour l'écoulement de la buée d'huile n'est en aucune façon constante, mais les fluctua- tions très nettes de cette grandeur sont très manifestement une cause principale de la variation constatée de la pellicule d'huile déposée à des vitesses de la bande supérieures à 150 mètres par minute. La littérature technique sur la précipitation électrostati- que ne fait pas mention du phénomène ci-dessus, ni des problèmes qu'il pose non plus que les théories généralement admises du dépôt électrostatique n'en apportent ni une application ni une solution.
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Cependant, au cours des études mentionnées ci-dessus, on a noté qu'aux vitesses de parcours élevées la bande agissait en attirant une couche considérable de buée d'huile et due c'était cette couche qui paraissait être rompue et repoussée ouand la bande pénétrait dans le champ électrostatique.
Ce comportement suggéra cette possibilité que, tandis due les particules d'huile de la masse principale de la buée d'huile demeurent sensiblement dépourvues de charge jusqu'à ce qu'elles pénètrent dans le princi- pal champ électrostatique entre les électrodes de décharge et la bande (où, selon la théorie admise, elles prennent une charge des électrodes de décharge et sont attirées vers l'objet à enduire), ces particules formant la couche de buée qui se déplace arec la. bande sont chargées d'avance en recevant cette charge de la bande tandis qu'elleest à l'extérieur du champ électrostatique principal.
Puisque de telles particules chargées d'avance seraient attirées vers les électrodes de décharge en approchant du champ principale c'est-à-dire se déplaceraient en sens inverse des.particules, de charge opposée, de la masse principale de la buée, elles boule- verseraient l'écoulement normal de la buée d'huile vers la bande, en provoquant une fâcheuse variation du dépôt d'huile sur la bande.
Adoptant alors cette hypothèse, on a conçu le procédé et l'appareil selon la présente invention qui empêchent effectivement la couche de buée qui se déplace avec la bande de se mouvoir vers les élec- trodes de décharge. Bien que l'hypothèse qui précède ait conduit à la présente invention et qu'elle soit utile à la compréhension de celle-ci, l'invention n'est pas liée à l'exactitude de cette hypothèse, puisque, que cette hypothèse soit exacte ou non, l'in- vention ci-après décrite,résout le problème de l'application de minces pellicules uniformes d'huilé à une bande métallique se- déplaçant à des vitesses excédant 150 mètres à la minute.
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre.
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Aux dessins ci-annexés :
Fig. 1 est une vue de profil de l'appareil, la plaque de recouvrement latérale étant enlevée;
Fig. 2 est une coupe selon la ligne II-II de la fig.l;
Fig. 3 -est un croquis fragmentaire montrant les détails delà forme des électrodes de décharge de l'appareil;
Fig. 4 est un croquis schématique à plus grande échelle montrant certaines relations angulaires critiques des électrodes de décharge et de la bande dans l'appareil.
Si l'on se reporte plus particulièrement aux- 'dessins, la référence 2 désigne une armoire comportant des ouvertures 4 et 6 traversant respectivement son. sommet et sa base et à travers. les- quelles est tirée une bande métallique S constituant la matière à huiler. Cette bande est soutenue dans une ligne de passage verti- cale par des rouleaux de renvoi 8 et 10 situés respectivement au- dessus et au-dessous de l'armoire et elle est mise en mouvement vers le haut, à travers l'armoire, par une bride normale, un dispositif enrouleur ou autre (non figuré) placé 'au-delà du rouleau 8. La contre-tension pour maintenir la bande tendue au cours de l'huilage est assurée par une bride de tension ordinaire ou autre (non figurée) placée en amont du rouleau 10.
Ce rouleau 10 est un rouleau à corps métallique et il est électriquement mis à la terre. A la base de l'armoire, de chaque côté de l'ouverture 6 se trouvent des chambres d'alimentation en buée d'huile 12 dont chacune comporte une partie formant réservoir d'huile 14 dans laquelle sont placées plusieurs unités de pulvérisation 16. Les unités 16 sont alimentées en air, en quantité réglable, par des tuyaux d'alimentation en air comprimé 18 et des soupapes régulatrices 20.
Chaque chambre 12 comporte aussi une conduite 22 se terminant, au- dessus de l'ouverture 6, par un orifice de décharge 24 qui s'étend sensiblement sur la largeur de la bande S et qui est disposé pour introduire un courant, continu de buée d'huile dans l'armoire 2 dans
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une direction parallèle à la surface de la bande S et dans le sens du mouvement de celle-ci. Des grilles 26 d'électrodes de décharge sont placées au-dessus des orifices 24 et se prolongent vers le sommet de l'armoire; ces grilles servent chacune d'un côté de la bande. Les grilles 26 comportent des électrodes de décharge 28 qui s'étendent sensiblement sur la largeur de la bande et sont fixées en contact électrique avec des barres de support métallique 30.
Ces dernières sont suspendues et isolées électriquement des parois extrêmes 32 de l'armoire par des supports isolants 31. Un fil métal- lique 36 interconnecte les grilles avec un côté d'une source 38 de tension continue réglable, capable d'engendrer des tensions de l'ordre de 30.000 à 80.000 volts à travers les électrodes de dé- charge et la bande. Le côté opposé de la source 38 est misà la terre par l'intermédiaire d'un fil métallique 40 qui complète le circuit d'enduisage puisque la grille S est établie au potentiel de la terre par contact avec le rouleau 10 mis à la terre.
L'appareil suivant la présente invention diffère de l'outillage d'enduisage électrostatique habituel quant aux points importants suivants. Les électrodes de décharge sont d'une forme particulière et placées suivant une position angulaire critique, par rapport à la surface de la bande. En ce qui concerne la forme de l'électrode, la présente invention exige que cette forme soit telle que cette électrode produise un champ électrostatique très étroit. On y parvient en utilisant une électrode de formeessen- tiellement plate, à arête vive, telle que représentée à la fig.3.
Des formes de ce genre concentrent le champ électrostatique dans un diedre de faible ouverture partant de l'arête vive de l'élec- trode. Les électrodes sont posées dans les grilles, leurs arêtes vives tournées vers la bande et sont disposées de manière qu'un axe 42 passant par le sommet 44 des arêtes vives soit tourné oblique-- ment vers le trajet de la bande dans le sens du mouvement de celle- ci et fasse un angle A qui ne soit pas inférieur à 10 et pas su- périeur à 30 avec la surface de la bande. La buée d'huile qui
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s'écoule vers l'angle A est introduite vis-à-vis de l'adngle A, c'est-à-dire en avant ou en aval de .l'intersection de la ligne 42 de la surface de la bande.
L'effet de ces caractéristiques est d'établir ce que l'on pourrait appeler une action électrique de Venturi, c'est-à-dire que le contact initial du champ électrosta- tique principal 46 avec la couche 48 de buée d'huile portée par la bande est retardé de telle sorte qu'il se produise bien au-dessus du point de contact du champ 46 avec la :.lasse principale 50 du' courant de buée d'huile. Les particules d'huile de la masse prin- cipale du courant de buée atteignent donc le champ, se chargent et sont poussées vers la bande en suivant une ligne de.parcours qui est approximativement celle de l'axe 42, à une vitesse suffisante pour forcer,les particules d'huile de la couche portée par la bande à pénétrer dans le champ'et à se déposer sur la bande. L'effet sus- dit est obtenu à un angle A quelconque compris entre 10 et 30 .
En général, la valeur extrême supérieure de cet angle est à préférer si l'on envisage pour la bande dès vitesses extrêmement élevées ou si l'on doit traiter une bande à surface très' rugueuse. Un angle A inférieur à 10 est inefficace pour éviter le fâcheux bouleverse- ment d'un courant de buée d'huile combiné-à des vitesses dépassant 150 mètres environ à la minute. L'accroissement de l'angle A au-delà de 30 est sans effet avantageux et doit être évité en fait car il allonge le tracé du champ et diminue l'efficacité de dépôt. Dans la.pratique de l'invention, on donne la préférence à un angle A de 20 environ car on constate que cet angle donne des pellicules.d'huile uniformes à toutes les vitesses et sur toutes les surfaces normale- ment rencontrées dans la pratique réelle.
Alors que l'on peut obte- nir un dépôt d'huile sensiblement parfait avec une électrode de décharge unique, il est préférable d'utiliser des électrodes mul- tiples aux grandes vitesses de la bande pour assurer le parfait détachement des particules d'huile de la buée.
Sous réserve de la caractéristique consistant à introduire
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la buée d'huile dans un champ électrostatique Miroitement concentre dirigé obliquement dans le sens du mouvement de la bande ainsi que @ convergeant avec la surface de la bande sous un angle de 10 à 30 ,' les conditions du procédé sont semblables à celles de la pratique courante. Ainsi, dans la mise en oeuvre du procéda selon l'inven- tion, un potentiel en courant continu de 70.000 volts environ est engendré à travers la bande et les électrodes de décharge. De l'air comprimé est amené aux pulvérisateurs 16 et la pression réglée pour fournir une buée d'huile de densité voulue.
La bande se déplace de bas en haut entre les grilles de décharge 26, la vitesse de la bande étant réglée comme indiqué par d'autres conditions du procédé, vi'tesse qui peut être de l'ordre de 450 mètres par minute dans le cas d'une bande étamée électrolytiquement. La buée d'huile provenant des pulvérisateurs 16 passe par les conduites 22 et elle est introduite dans la chambre par les orifices 24 pour s'écou-
1er vers le haut de part et d'autre de la bande dans un sens paral- lèle au mouvement de celle-ci,les particules d'huile de la buée étant déposées sur les surfaces de la bande entre les électrodes de décharge. Comme d'habitude, l'épaisseur de la pellicule d'huile est commandée par réglage de la pression de l'air arrivant aux pulvérisateurs par rapport à la vitesse de la bande.
Toutefois, en raison de l'orientation indiquée des électrodes, des pellicules d'huile aussi petites que correspondant à 0,06 gramme d'huile par boîte de base, peuvent être facilement déposées quelle que soit la vitesse utilisée pour la bande. Une "boite de base" de fer blanc contient environ 40 m2 de superficie. La valeur de 0,06 g d'huile par boite de base est la pellicule spécifiée, la plus légère. Une pellicule lourde est une pellicule contenant environ 0,50 g par boite de base.
Alors que l'invention vient d'être expliquée en étant appliquée à l'huilage d'une bande électro-étamée, elle peut être évidemment utilisée pour déposer de minces pellicules uniformes d'autres matières sur une bande métallique quelconque se déplaçant rapidement.
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L'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre décrit et au mode de réalisation décrit et représenté qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples.
RESUME.
L'invention a principalement pour objets :
1 - Un procédé d'huilage électrostatique d'une bande en mouvement continu, remarquable notamment par les caractéristiques suivantes considérées s éparément ou en combinaisons : a) il comporte la mise en mouvement de la bande à une vitesse dépassant 150 mètres à la minute à travers au moins un champ électrostatique étroit concentré, ledit champ étant dirigé transversalement sur toute la largeur de la bande et obliquement vers la bande dans le sens du mouvement de celle-ci et l'intro- duction de buée d'huile dans le champ électrostatique en un point en amont de l'intersection du champ électrostatique avec la surface de la bande; b) le champ est dirigé.vers la bande sous un angle de 10 à 30 par rapport à la surface de la bande;
c) la bande est mise en mouvement à travers plusieurs champs électrostatiques séerés par des espacés étroits les dits champs étant disposés de part et d'autre de la bande ;
2 - Un appareil pour huilage électrostatique remarquable notamment par les caractéristiques suivantes considérées séparément ou en combinaisons :
a) il comprend une enceinte, un dispositif servant à faire passer rapidement la bande à travers cette enceinte, un dispositif d'introduction de buée d'huile dans ladite enceinte par une de ses extrémités et au moins une électrode de décharge allongée, sensiblement plate et à arête vive disposée transversa- lemen' au trajet de ladite bande au-delà du point d'entrée de la- dite buée d'huile dans ladite enceinte et s'étendant sur toute la largeur du trajet de la bande, ladite électrode de décharge tant
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disposée aves son arête vive dirigée obliquement vers le trajet de ladite bande dans le sens du mouvement de ladite bande; b) l'électrode de décharge est disposée sous un angle ce 10 à 30 par rapport au trajet de ladite bande;
c) plusieurs électrodes sensiblement plates, à arête vive, sont disposées de part et d'autre du trajet de ladite bande.